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2020/2021 لا جمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocr

2020/2021 لا جمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Faculté de Médecine Département de Pharmacie Chimie Minérale Pharmaceutique PLAN : I. INTRODUCTION II. ETAT NATUREL : III. PROPRIETES PHYSIQUES : IV. PROPRIETES CHIMIQUES : V. FLUOR ET DERIVES : VI. CHLORE ET DERIVES : VII. BROME ET DERIVES VIII. IODE ET DERIVES IX. USAGES X. ASPECT BIOLOGIQUES XI. APPLICATION LES ELEMENTS DU GROUPE XVII Dr. A. BELHACHEM Maitre-Assistant en Chimie Minérale Pharmaceutique Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 1 I. INTRODUCTION : Les halogènes (du grec « halos = sel, mer » et « génos = engendrer »), forment un groupe homogène et relativement simple. Ils sont très réactifs et par conséquent, ne se trouvent jamais dans la nature à l’état élémentaire. Le fluor est un gaz jaunâtre très clair, difficile à liquéfier. Le chlore est un gaz jaune verdâtre de couleur assez intense, facilement liquéfiable par compression. Son nom vient de sa couleur verte. Le brome est un liquide brun-rouge foncé à température ordinaire, très volatil. Il émet des vapeurs très lourdes, colorées en brun rougeâtre. Le nom signifie malodorant. L’iode est solide à reflets métalliques, cristallisé, facilement sublimable en donnant des vapeurs violettes. La couleur violette de ses vapeurs lui a donné son nom. Fig 01 : : les éléments du groupe XVII Tableau 01 : Configuration électronique du groupe XVII Elément Symbole Conf. électronique Fluor F [He] 2s22p5 Chlore Cl [Ne] 3s23p5 Brome Br [Ar] 4s24p5 Iode I [Kr] 5s25p5 Astate At [Xe] 6s26p5 Tennessine Ts [Rn] 7s27p5 II. ETATS NATURELS : Fluor : ➢ Fluorine : fluorure de Ca (CaF2) ➢ La cryolithe Al2F6.6NaF ➢ Apatite : Ca5(PO4)3F Chlore : ➢ Dans l’eau de mer sous forme de chlorure : NaCl ➢ Carnallite : Chlorure mixte de potassium et de magnésium : Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 2 ➢ Sylvinite : Chlorure de potassium et de sodium : Brome : ➢ Bromure de sodium, de potassium, de magnésium. ➢ les mers, dans la composition de certaines algues, certaines eaux thermales. Iode : ➢ Sous forme d’iodures. ➢ Le salpêtre du Chilie contient en majorité des nitrates mais aussi de l'iode sous forme d’iodates et de periodate. III. PROPRIETES PHYSIQUES : C‘est un groupe très homogène. Ce sont des non métaux qui sont oxydants, qui donnent des composés acides. L’électronégativité : les halogènes possèdent une très forte électronégativité, ils sont extrêmement réactifs. Le plus réactif de tous les éléments connus est fluor. Les potentiels d’ionisation : sont trop élevés, leur existence n’est pas exclue. Structure électrique : ns2 np5, les halogènes ont 7 électrons périphériques dans la couche externe. Il possède un électron célibataire. Ils peuvent atteindre la configuration à 8 électrons périphériques d’un gaz noble. Cela peut se réaliser soit par gain total d’un électron conduisant à un ion X- soit par formation d’une covalence par doublet à l’aide d’un électron célibataire d’un autre atome. Le R atomique, le R ionique, T° de fusion. T° : Tableau 02 : Propriétés physiques des corps simples Élément Point d’ébullition (°C) Point de fusion (°C) Ra (pm) Rcov (pm) Ri (X-) (pm) F -219 -188 50 77 133 Cl -101 -34 100 99 181 Br -7 +60 115 114 196 I +114 +185 140 133 220 Etats d’oxydation : F : élément le plus électronégatif du tableau périodique, il adopte toujours un état d’oxydation -1. Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 3 Cl, Br et I : ils adoptent généralement l’état d’oxydation -1. Cependant, des états d’oxydation supérieurs sont possibles lorsqu’ils se combinent avec des éléments plus électronégatifs (ex : O). Tableau 03 : les différents états d’oxydation Elément Etats d’oxydation Fluor -1, 0 Chlore -1, 0, +1, +3, +5, +7 Brome -1, 0, +1, +3, +5, +7 Iode -1, 0, +1, +3, +5, +7 IV. PROPRIETES CHIMIQUES : Combinaisons avec les éléments électronégatifs (métalloïdes) : Les halogènes présentent les valences 1, 3, 5, 7 correspondants à l’état d’oxydation +1, +3, +5, +7. Le tableau suivant des combinaisons avec l’oxygène, fortement électronégatif : Tableau 04 : Les combinaisons avec l’oxygène Etats d’oxydation : Fluor Chlore Brome Iode Composés : -1 F- Cl- Br- I- Halogénures 0 F2 Cl2 Br2 I2 Halogènes +1 Cl2O, HClO HBrO HIO Hypo : chlorites, bromites, iodites +3 HClO2 +4 ClO2 +5 HClO3 HBrO3 I2O5, HIO3 Chlorates Bromates Iodates +6 Cl2O6 +7 Cl2O7, HClO4 HIO4 Perchlorates Periodates Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 4 Combinaisons avec les éléments électropositifs (métaux, hydrogène) : Les halogènes ont tendance à donner des anions X-, ces anions s’unissent par liaison ionique aux cations ainsi formés à partir de ces éléments électropositifs, métaux alcalins, alcalino-terreux, pour donner les sels appelés halogénures : Ils se combien à l’hydrogène pour donner des halogénures d’hydrogène HX Solubilité et réaction dans l’eau : Fluor : le fluor ne dissout pas dans l’eau. Son pouvoir oxydant est tel, qu’il oxyde l’eau produisant le fluorure d’hydrogène et libération de dioxygène : Chlore, brome et iode : ils sont peu solubles dans l’eau. Ils subissent une dismutation : Pouvoir oxydant : A l’inverse des métaux alcalins, très réducteurs, les halogènes constituent des entités oxydantes. Le fluor est l’élément le plus oxydant du tableau périodique (E° = +2.87 V), il réagit avec la plupart des éléments, y compris les métaux nobles (Au, Pt, etc.) et quelques gaz nobles (Kr, Xe et Rn). Il attaque également le verre et ne peut être conservé que dans des récipients préalablement passivés par le fluor. Le pouvoir oxydant diminue dans le groupe Composés interhalogénés : Ce sont des composés mixtes (2 halogènes), de formule générale AXn (A et X sont des halogènes) A est obligatoirement plus grand par rapport à X (en V, PM. R) Tableau 05 : Les combinaisons interhalogénés AX AX3 AX5 AX7 ClF ClF3 BrF5 IF7 BrF BrF3 IF5 BrCl ICl3 ICl IBr Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 5 Examen des liaisons : Tableau 06 : Enthalpie de liaison des corps simples Distance interatomique (pm) Enthalpie de la liaison (kJ/mol) F - F 143 155 Cl - Cl 199 240 Br - Br 228 190 I - I 266 149 Tableau 07 : Enthalpie de liaison des corps composés V. FLUOR ET DERIVES : Préparation : Par l’électrolyse de l’acide fluorhydrique. Conditions : • Milieu anhydre • Présence d’un conducteur : KF Composés hydrogénés du fluor : Fluorure d’hydrogène ou acide fluorhydrique HF : C’est un liquide dont le point d’ébullition est anormalement élevé, Préparation : Industriellement on déplace l’acide fluorhydrique de la fluorine calcique naturelle par l’acide sulfurique plus fort que lui. La réaction est lente à froid est activée par chauffage : L’acide est libéré à l’état de vapeur que l’on condense dans un réfrigérant. Composés oxygénés du fluor OF2 : C’est un corps à odeur tenace rappelant l’ozone, peut être dangereux pour les poumons que le fluor. Elément Enthalpie E-X (kJ/mol) H - X C - X Al - X F 565 485 582 Cl 428 327 427 Br 363 272 360 I 294 239 285 Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 6 La préparation consiste à faire barboter un courant de fluor dans une solution diluée de soude à : Les liaisons entre le fluor et l’oxygène sont covalentes. C’est un oxydant énergique. Les mélanges d’oxyde de fluor et d’hydrogène ou d’hydrocarbures, stables à froid, explosent sous l’influence d’une étincelle électrique. On peut considérer ce composé comme un comburant. VI. CHLORE ET DERIVES : Préparation : Le procédé Scheele : on fait agir de l’acide chlorhydrique, sur du bioxyde de manganèse. On opère dans un ballon et l’on chauffe doucement : La préparation industrielle consiste à électrolyser le chlorure de sodium : Le NaCl fondu conduit le courant électrique. Les ions Na+ et Cl- libres se dirigent respectivement vers la cathode et vers l’anode. Chlorure d’hydrogène ou acide chlorhydrique HCl : C’est un gaz, à odeur piquante et suffocante, très avide d’eau. Préparation : Déplacement du sel par l’acide sulfurique : Au laboratoire, dans le verre on ne peut aller plus loin. Dans l’industrie on élève la température pour que la deuxième acidité de l’acide sulfurique entre en jeu : Le chlorure d’hydrogène est ensuite dissout dans l’eau. L’électrolyse : le chlore est produit par électrolyse des solutions de NaCl. On enflamme le mélange (H2 + Cl2) à la sortie d’une sorte de chalumeau en quartz. L’acide gazeux HCl est ensuite dissous dans de l’eau. Composés oxygénés de chlore : Tous les oxydes de chlore sont instables et explosifs sous l’influence d’un choc ou lorsqu’on les chauffe. Leur stabilité augmente dans la série, mais leur pouvoir oxydant diminue. Ils donnent des monoacides Chimie Minérale Pharmaceutique Groupe XVII 7 Tableau 08 : les oxydes du chlore OXYDE NOMINATION ETATS ACTION DE L’EAU Cl2O Hémioxyde de chlore ou anhydride hypochloreux Gaz jaune brun HClO acide hypochloreux ClO2 Dioxyde de chlore ou anhydride chloreux Gaz jaune verdâtre HClO2 acide chloreux HClO3 acide chlorique Cl2O6 Hexoxyde de chlore ou anhydride chlorique Liquide rouge foncé HClO3 acide chlorique uploads/s3/ groupe-vxii.pdf